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多年來，眾多的業(yè)界巨子給軟件構(gòu)建做出了不同的比喻，雖然你可能并不認(rèn)識(shí)他們，也不打算了解這些巨人的英雄史詩，但是你應(yīng)該了解他們對(duì)軟件構(gòu)建的看法，畢竟他們才是這場(chǎng)游戲中的高級(jí)玩家。我并不想討論這些隱喻是否合理，我只希望以下隱喻能夠幫助你重新思考下軟件構(gòu)建活動(dòng)。
寫作 這一隱喻暗示著軟件開發(fā)過程是一種以編寫代碼為主的代價(jià)昂貴的試錯(cuò)過程，而非仔細(xì)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。
耕種 這一隱喻暗示了軟件就想是耕種一樣，你每次只處理它的一小部分，一點(diǎn)一點(diǎn)的加到整個(gè)系統(tǒng)，使系統(tǒng)一點(diǎn)一點(diǎn)的“生長(zhǎng)”。它也暗示了，工作應(yīng)該按部就班，正如春種秋收一樣，各個(gè)環(huán)節(jié)有強(qiáng)硬的邏輯存在。
蓋房子 這一隱喻形象的說明了規(guī)劃和設(shè)計(jì)在構(gòu)建活動(dòng)中的重要性，同時(shí)也暗示了軟件在初期修復(fù)缺陷的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于在后期的修復(fù)成本。
焦油坑 經(jīng)典書籍《人月神話》的第一章提到的：“大型系統(tǒng)的開發(fā)就猶如這樣一個(gè)焦油坑，很多大型和強(qiáng)壯的動(dòng)物在其中劇烈的掙扎，他們中大多數(shù)開發(fā)出了可運(yùn)行的系統(tǒng)——不過只有極少數(shù)的項(xiàng)目滿足了目標(biāo)、進(jìn)度和預(yù)算的要求。”
不管你是否同意以上觀點(diǎn)，它們確實(shí)在一定時(shí)期影響了一部分人。而我想從一名程序員的角度來說我對(duì)軟件構(gòu)建的認(rèn)識(shí)。我覺得軟件構(gòu)建過程對(duì)于程序員來說，就像是在玩樂高積木。眾多的語言給我們提供了形形色色的API，就如同不同形狀、顏色的積木塊。業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成了積木之間的接點(diǎn)，使積木塊之間無縫銜接。單個(gè)的小積木通過接點(diǎn)組合成你想要的任何形狀和功能的大的模塊，模塊和模塊之間再相互組合，形成更大的系統(tǒng)。軟件構(gòu)建與玩積木兩者都是考驗(yàn)?zāi)X力的智力活動(dòng)，你可以按照?qǐng)D紙玩積木（別人設(shè)計(jì)的），也可以用積木來拼裝你想要的任何東西（自己做設(shè)計(jì)）。（ps.我小時(shí)候用樂高的“潛水艇”積木拼出了星際I中的“歌利亞”。）也就是說，語言、平臺(tái)就在那里，你能做出什么，就看你能想到什么，以及你的團(tuán)隊(duì)能實(shí)現(xiàn)什么。
軟件構(gòu)建是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，絕不是一個(gè)人的工作，而是一件團(tuán)隊(duì)活動(dòng)。下面，給出軟件構(gòu)建的最普遍活動(dòng)：
以上活動(dòng)在整個(gè)軟件構(gòu)建過程中會(huì)反復(fù)、交替進(jìn)行，這些活動(dòng)僅僅是基于技術(shù)的產(chǎn)品導(dǎo)向過程，而沒有包括相應(yīng)的管理活動(dòng)。對(duì)于程序員來說，編碼與調(diào)試往往占據(jù)了我們的大部分時(shí)間。而其他活動(dòng)隨項(xiàng)目的類型和規(guī)模，往往有所“裁剪”。可見，軟件構(gòu)建過程十分復(fù)雜，正因?yàn)槠鋸?fù)雜性，人們?yōu)榱舜_保軟件項(xiàng)目的成功，試圖尋找一套結(jié)構(gòu)化方法。但是到目前為止，也沒有找到能夠保證軟件項(xiàng)目100%成功的方法。雖然軟件項(xiàng)目中，“圣杯”并不存在，但是我們?nèi)匀坏玫搅讼喈?dāng)有用的方法或指南，以提高項(xiàng)目成功幾率，并使這種成功得以再現(xiàn)，例如軟件工程理論，PMI制定的項(xiàng)目管理指南（PMBOK）以及敏捷開發(fā)的相關(guān)思想等等。
如果把開發(fā)語言當(dāng)成一門外語的話，那么我們程序員無疑掌握了眾多的“外語”，即使外語翻譯也望塵莫及。正如外語一樣，不同語言有不同的特點(diǎn)，要造就了不同的陣營(yíng)與擁護(hù)者。在不同陣營(yíng)，并相互抨擊的時(shí)候，你是否還猶豫不決，是否又有轉(zhuǎn)移方向的沖動(dòng)？某位業(yè)界大牛說過，好的程序員要掌握3類語言：一、快速開發(fā)的語言；二、吃飯的語言；三、最鐘愛的語言。這只是3類語言，并不是說3種。你完全可以學(xué)習(xí)一門語言并說它在這3個(gè)方面都很出色。（ps.目前我看PHP有這個(gè)苗頭。）還有一種說法就是“學(xué)得多，學(xué)的淺“。不管你是想深入掌握一門語言還是要廣泛了解多門語言，你一定要認(rèn)識(shí)到開發(fā)語言沒有所謂的“銀彈”，或許某些語言能獨(dú)擋一面，當(dāng)沒有哪種語言是全才，其必有優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)，而且隨著時(shí)間的推移，今日風(fēng)光的語言，明日可能就會(huì)被淘汰。如果你鐘愛一門語言就不要被路人輕易打動(dòng)而另投他人門派。學(xué)習(xí)語言是一件持之以恒的事情，當(dāng)你想改換門派的時(shí)候不妨問問，這門語言真的好嗎，你真的深入理解了你現(xiàn)在的語言了嗎，它真的是你想要的嗎？編程之真諦在于思想，透過語言編程才是正確的道路。
每個(gè)人的經(jīng)歷不同可能會(huì)有不同的語言基礎(chǔ)，我在眾多語言之中選擇了C#，我并不認(rèn)為C#對(duì)所有人都適合，但它的諸多優(yōu)點(diǎn)讓我難以放棄。以下是我選擇C#的理由。
.Net平臺(tái)非常強(qiáng)大 .NET平臺(tái)提供了豐富的類庫，涵蓋了幾乎所有領(lǐng)域的應(yīng)用，不需要借助其它語言，就能開出幾乎所有的應(yīng)用。當(dāng)然，大量的API也需要我們不斷的學(xué)習(xí)。
強(qiáng)大的開發(fā)環(huán)境 Visual Studio 可謂是IDE中的王者，用了之后就會(huì)被其強(qiáng)大的功能所吸引，在結(jié)合微軟的TFS，在軟件項(xiàng)目管理中將發(fā)揮出極大的作用。
豐富的資源 微軟的MSDN，微軟社區(qū)還有大量的參考書籍，及龐大的用戶群，造就了一個(gè)龐大的資源寶庫，你身處于這樣龐大的群體之中，能夠更快更容易的掘取知識(shí)。
入門簡(jiǎn)單 C#本身就是一門面向?qū)ο蟮母呒?jí)語言。相比于低級(jí)語言，其語法和代碼可讀性更高，更容易讓人接受，你完全可以通過書籍自學(xué)成才。
開發(fā)周期快 C#或者說.NET的類庫已經(jīng)為我們做了大量的工作，相比其它語言，你的代碼量更少，你開發(fā)系統(tǒng)的周期更短，無論是大型項(xiàng)目還是小型項(xiàng)目你都會(huì)得益于這種快速的開發(fā)。當(dāng)然，開發(fā)周期短也得益于Visual Studio 的強(qiáng)大功能。
與各種微軟產(chǎn)品的無縫集成 你可以和微軟的其它產(chǎn)品例如SQL Server，Office，Sharepoint，OC等無縫集成。
當(dāng)然，C#也有一些劣勢(shì)：
不跨平臺(tái) C#只能用于開發(fā).NET程序，雖然.NET被設(shè)計(jì)為平臺(tái)無關(guān)，但目前還無法在Linux等平臺(tái)上穩(wěn)定運(yùn)行.NET程序，雖然有個(gè)開源的Mono，但其可靠性有待測(cè)試。這會(huì)讓你失去很大的發(fā)揮空間，即使你能構(gòu)建客戶需要的軟件，如果客戶堅(jiān)持使用Linux系統(tǒng)你也只能放棄。或許有那么一天，.NET可以用于其它平臺(tái)，但現(xiàn)在我們還是在Windows平臺(tái)玩吧。
開源資源相對(duì)較少 相比其他語言，用C#寫的開源項(xiàng)目還是少數(shù)，有些時(shí)候你只能自己寫框架了。
綜上所述，語言沒有“銀彈”，如果你享受C#給你帶來的便捷，同時(shí)接受了它的不足，并決定深入學(xué)習(xí)的話，我希望下面的文章能對(duì)你有所幫助。
從程序員的角度看，.NET可以理解為一個(gè)運(yùn)行庫環(huán)境（mscoree.dll）和一個(gè)全面的基類庫（mscorlib.dll）。如下圖所示：
（一）基類庫
.Net Framework 中包含了Framework 類庫（Framework Class Library，F(xiàn)CL），有些書籍中也稱為BCL，微軟正以驚人的速度在完善FCL，為我們構(gòu)建大型系統(tǒng)提供便利。如果想全面了解FCL，我推薦的書籍是《C#高級(jí)編程》，目前已經(jīng)出到第七版了。該書以頁數(shù)和全面著稱，但不足之處在于，其內(nèi)容比較基礎(chǔ)，要想深入學(xué)習(xí)，需結(jié)合其它書籍。FCL十分龐大，而且在不斷完善中，最好有針對(duì)性的學(xué)習(xí)某一分支，避免將精力分散。
（二）公共語言運(yùn)行時(shí)
運(yùn)行時(shí)（runtime），可以理解為執(zhí)行給定編譯代碼單元所需的外部服務(wù)的集合。如上圖所示，.NET的運(yùn)行時(shí)叫CLR（Common Language Runtime），即公共語言運(yùn)行時(shí)，是一個(gè)可由多種開發(fā)語言使用的“運(yùn)行時(shí)”。CLR不關(guān)心使用何種開發(fā)語言，只要相應(yīng)的開發(fā)語言的編譯器面向CLR即可。微軟已經(jīng)創(chuàng)建了幾個(gè)面向CLR的語言，包括：C++/CLI、C#、VB、F#、Python、Ruby，以及自己的編譯器。其它機(jī)構(gòu)也制定了一些面向“CLR”的開發(fā)語言和編譯器。但是，使用最廣泛的還是微軟的C#語言。CLR的核心功能包括：內(nèi)存管理，程序集加載，安全性，異常處理和線程同步等等。通常在CLR的控制下運(yùn)行的代碼稱為托管代碼。源代碼的編譯和執(zhí)行過程如下：
1 源代碼編譯
編譯的第一步——把源代碼編譯為托管模塊（其中，C++的編譯器比較特殊，它能同時(shí)生成托管和非托管代碼，并生成到同一模塊中。）
托管模塊 托管模塊是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)32（64）位Windows可移植載體PE32（PE32+）文件，需要CLR才能執(zhí)行。托管模塊的組成如下：
元數(shù)據(jù) 元數(shù)據(jù)是一組數(shù)據(jù)表。其中一些數(shù)據(jù)表描述了模塊中定義的內(nèi)容，比如類及其成員。還有一些元數(shù)據(jù)描述了托管代碼模塊引用的內(nèi)容，比如引用的類及成員。 這些元數(shù)據(jù)描述了每一個(gè)二進(jìn)制文件中定義的類型（類、結(jié)構(gòu)、枚舉等），以及每個(gè)類型的成員（屬性、方法、事件等）。Visual Studio 等開發(fā)工具通過元數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)智能感知，而元數(shù)據(jù)也成為包括WCF、Web Service、反射、晚期綁定和對(duì)象序列化等技術(shù)的支柱。
MSIL Microsoft Intermediate Language （MSIL）微軟中間語言，也被叫做CIL（公共中間語言），或者簡(jiǎn)稱IL。其本質(zhì)上是.NET平臺(tái)的母語。任何一種支持.NET的語言在邏輯上都需要支持IL的，也都會(huì)被編譯為IL。
IL具有以下特征：
IL的好處：
我們不需要直接使用IL來編寫程序，但是在.NET中，使用System.Reflect.Emit這個(gè)命名空間提供的類型可以在開發(fā)出在運(yùn)行時(shí)能夠在內(nèi)存中產(chǎn)生.NET程序集的程序，即“動(dòng)態(tài)程序集”。由于在構(gòu)造程序集時(shí)需要使用專有的IL指令集，所以如果要使用這部分功能開發(fā)軟件，需要掌握IL。
編譯的第二步——將托管模塊合并為程序集
CLR不和模塊一起工作，它只和程序集一起工作。程序集是一個(gè)或多個(gè)模塊/資源文件的邏輯性分組，是重用、安全性及版本控制的最小單元。通過程序集的概念，我們可以把一組文件當(dāng)做一個(gè)文件來對(duì)待。將托管模塊合并成程序集的過程如下：
程序集包含的足夠的信息，使其具有自描述性。CLR能判斷出為了執(zhí)行程序集中的代碼，程序集的直接依賴對(duì)象是什么，不需要注冊(cè)表或 Active Directory Domain Services（ADDS）中保存額外的信息。所以，相較于非托管組件，程序集更容易部署。
2 通用類型系統(tǒng)與公共語言規(guī)范
公共類型系統(tǒng)與公共語言規(guī)范是，是.NET實(shí)現(xiàn)語言互操作性的基石。語言互操作性的真正含義是用一種語言編寫的類應(yīng)該能直接與另一種語言編寫的類通信，特別是：
2.1 CTS
類型（type）指的是集合{類，接口，結(jié)構(gòu)，枚舉，委托}里的任意一個(gè)成員。CLR完全是圍繞類型展開的，微軟制定了一個(gè)正式的規(guī)范，即"通用類型系統(tǒng)"（Common Type System，CTS），它描述了類型的定義和行為。CTS規(guī)定，一個(gè)類型可以包含零個(gè)或多個(gè)成員，制定了類型的可視性規(guī)則和類型成員的訪問類型，為類型的繼承、虛方法、對(duì)象生存期定義了相應(yīng)的規(guī)則。我們無論使用哪一種語言，類的行為都是完全一致的，因?yàn)樽罱K是由CTS來定義類的行為。
CTS定義了5種類型：
上述5種類型包含眾多的類型成員即集合{構(gòu)造器，析構(gòu)器，靜態(tài)構(gòu)造函數(shù)，嵌套類型，運(yùn)算符，方法，屬性，索引器，字段，只讀字段，常量，事件}中的元素之一。
CTS還定義了一個(gè)內(nèi)容豐富的類型層次結(jié)構(gòu)，其中包含設(shè)計(jì)合理的位置，在這些位置上，代碼允許定義它自己的類型。CTS的層次結(jié)構(gòu)如下：
此外，CTS建立了一套定義明確的核心數(shù)據(jù)類型，以字符串類型為例：String（VB.NET）、string（C#）、String^（C++/CLI）最終被解釋成為CTS數(shù)據(jù)類型System.String。
2.2 CLS
為了能適用多種語言，微軟定義了一個(gè)“公共語言規(guī)范”（Common Language Specification，CLS），它詳細(xì)描述了一個(gè)最小的功能集，任何編譯器生成的類型想要兼容由其他符合CLS、面向CLR的語言所生成的組件，就必須支持這個(gè)最小功能集。由于IL是一種豐富的語言，大多數(shù)編譯器的編寫人員有可能把給定編譯器的功能限制為只支持IL和CLS提供的一部分特性。對(duì)于CLS，首先是各個(gè)編譯器的功能不必強(qiáng)大到支持.NET的所有功能；其次，CLS提供了如下保證：如果限制類只能使用CLS兼容特性，就要保證其它兼容語言編寫的代碼可以使用這個(gè)類。編寫非CLS兼容代碼是完全可以接受的，只是在編寫了這種代碼后，就不能保證編譯好的IL代碼完全支持語言的互操作性。也就是說，在開發(fā)類型和方法的時(shí)候，如果希望它們對(duì)外“可見”，能夠從符合CLS的任何一種編程語言中訪問，就必須遵守由CLS定義的規(guī)則。用一種語言定義一個(gè)類型時(shí)，如果希望在另一個(gè)語言中使用該類型，就不要在該類型的 public 和 protected 成員中使用位于CLS外部的任何功能。否則，其它其它語言可能無法正常訪問這個(gè)類型的成員。以下代碼定義了一個(gè)不符合CLS的類型：
using System;
//檢查CLS相容性
[assembly:CLSCompliant(true)]
namespace CLRTest
{
//因?yàn)槭莗ublic類，所以驗(yàn)證相容性
public sealed class Test
{
//返回類型不符合CLS
public UInt32 get()
{
return 0;
}
//僅大小寫不同標(biāo)識(shí)符，不符合CLS
public string Get()
{
return "0";
}
//私有方法可以不符合CLS，不會(huì)顯示警告
private UInt32 GET()
{
return 0;
}
}
}
[assembly:CLSCompliant(true)]特性應(yīng)用于程序集，這個(gè)特性告訴編譯器檢查 public 類型是否符合CLS規(guī)范。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是使用CLS兼容性的限制只適用于公共和受保護(hù)的類的成員和公共類。在類的私有實(shí)現(xiàn)方式中，可以編寫非CLS代碼，因?yàn)槠渌绦蚣械拇a不能訪問這部分代碼。
CLS的基本規(guī)則是“一個(gè)類型的每個(gè)成員要么是一個(gè)字段（數(shù)據(jù)），要么是一個(gè)方法（行為）?！本幾g器遇到枚舉、數(shù)組、屬性、索引器、委托、事件、構(gòu)造器、析構(gòu)器、操作符重載、轉(zhuǎn)換操作符等任何一種構(gòu)造，必須將其轉(zhuǎn)換成字段和方法，使CLR和其它語言能夠訪問這些構(gòu)造。（注：CLR的完整規(guī)則列表，請(qǐng)參考http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/a2c7tshk.aspx。）
3 加載CLR
生成的程序集既可以是一個(gè)可執(zhí)行應(yīng)用程序，也可以是一個(gè)DLL。運(yùn)行一個(gè)可執(zhí)行文件時(shí)，Windows會(huì)檢查這個(gè)EXE文件的頭，判斷應(yīng)用程序是32位的還是64位的（64位Windows提供了WoW64技術(shù)，運(yùn)行運(yùn)行32位程序，但有性能損耗）。Windows還會(huì)檢查頭文件中嵌入的CPU架構(gòu)信息，確保當(dāng)前計(jì)算機(jī)符合要求。Windows檢查后完EXE文件的頭，決定創(chuàng)建32位、64位還是WoW64進(jìn)程之后，會(huì)再進(jìn)程的地址空間中加載mscoree.dll（CLR中最重要的部分，稱為“公共對(duì)象運(yùn)行庫執(zhí)行引擎”，它包含大量核心類型，它們封裝了各種常見的編程任務(wù)與核心數(shù)據(jù)類型）的x86、x64或IA64版本。然后進(jìn)程的主線程調(diào)用mscoree.dll中定義的一個(gè)方法。這個(gè)方法初始化CLR，加載EXE程序集，然后調(diào)用其入口方法（Main）。隨即，托管的應(yīng)用程序?qū)?dòng)并運(yùn)行。
4 執(zhí)行程序集的代碼
4.1 程序集執(zhí)行過程
如前所述，程序集包含元數(shù)據(jù)與IL。為了執(zhí)行一個(gè)方法，首先必須把IL轉(zhuǎn)換成本地CPU指令。這是CLR的JIT（just-in-time，即時(shí)）編譯器（也叫“JITter”）的職責(zé)。下圖展示了，方法在被調(diào)用時(shí)，發(fā)生的事情：
在Main方法執(zhí)行之前，CLR會(huì)檢測(cè)出Main的代碼引用的所有類型。這導(dǎo)致CLR分配一個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它用于管理對(duì)所有引用的類型的訪問。上圖中，Main方法引用了一個(gè)Console類，這導(dǎo)致CLR分配一個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在這個(gè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，Console類定義的每個(gè)方法都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的記錄項(xiàng)（entry）。每個(gè)記錄項(xiàng)都容納了一個(gè)地址，根據(jù)此地址即可找到方法是實(shí)現(xiàn)。對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)初始化時(shí)，CLR將每個(gè)記錄項(xiàng)都設(shè)置成（指向）包含在CLR內(nèi)部的一個(gè)未文檔化的函數(shù)，即上圖中的JITCompiler（《CLR Via C#》中使用的名稱）。Main方法首次調(diào)用WriteLine時(shí)，JITCompiler函數(shù)會(huì)被調(diào)用。JITCompiler函數(shù)負(fù)責(zé)將一個(gè)方法的IL代碼編譯成本地CPU命令，根據(jù)運(yùn)行環(huán)境不同，JIT編譯器會(huì)生成相應(yīng)的x86、x64或IA64指令。然后，JITCompiler函數(shù)會(huì)在定義（該類型的）程序集的元數(shù)據(jù)中查找被調(diào)用的方法的IL。接著JITCompiler驗(yàn)證IL代碼，并將IL代碼編譯為本地CPU命令。本地CPU命令被保存到一個(gè)動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存塊中。然后JITCompiler返回CLR為類型創(chuàng)建的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，找到與調(diào)用方法對(duì)應(yīng)的那一條記錄，修改最初對(duì)JITCompiler的引用，讓他現(xiàn)在指向內(nèi)存塊中的代碼（WriteLine(string)的具體實(shí)現(xiàn)）。這些代碼執(zhí)行完畢并返回時(shí)，會(huì)返回到Main中的代碼，然后繼續(xù)執(zhí)行。
當(dāng)執(zhí)行到Console.WriteLine("World");時(shí)，Main要再次調(diào)用WriteLine(string)。這時(shí)，因?yàn)橹耙呀?jīng)對(duì)WriteLine(string)的代碼進(jìn)行了驗(yàn)證和編譯，所以會(huì)直接執(zhí)行內(nèi)存塊中的代碼，WriteLine("World")執(zhí)行完畢后，再次回到Main。
4.2 JITter
JIT編譯器并不是把整個(gè)程序一次編譯完，而是只編譯它調(diào)用的那部分代碼。代碼編譯過一次后，得到的內(nèi)部可執(zhí)行代碼就存儲(chǔ)起來，直到應(yīng)用程序終止，編譯好的代碼就才會(huì)丟失。所以，如果再次運(yùn)行程序，或者啟動(dòng)了程序的兩個(gè)實(shí)例（使用兩個(gè)不同的進(jìn)程），JIT編譯器都要再次編譯IL。一個(gè)方法只有在首次調(diào)用時(shí)才會(huì)造成一些性能損耗，之后對(duì)該方法的所有調(diào)用都以本地代碼的形式全速運(yùn)行。由于編譯過程的最后一部分是在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行的，JIT編譯器能夠確切地知道程序運(yùn)行在什么類型的處理器上，可以利用該處理器提供的任何特性或特定的機(jī)器代碼指令來優(yōu)化最后的可執(zhí)行代碼，以提高性能。
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